Spatial observation of the ozone layer

This article provides an overview of the various satellite instruments, which have been used to observe stratospheric ozone and other chemical compounds playing a key role in stratospheric chemistry. It describes the various instruments that have been launched since the late 1970s for the measurement of total ozone column and ozone vertical profile, as well as the major satellite missions designed for the study of stratospheric chemistry. Since the discovery of the ozone hole in the early 1980s, spatial ozone measurements have been widely used to evaluate and quantify the spatial extension of polar ozone depletion and global ozone decreasing trends as a function of latitude and height. Validation and evaluation of satellite ozone data have been the subject of intense scientific activity, which was reported in the various ozone assessments of the state of the ozone layer published after the signature of the Montreal protocol. Major results, based on satellite observations for the study of ozone depletion at the global scale and chemical polar ozone loss, are provided. The use of satellite observations for the validation of chemistry climate models that simulate the recovery of the ozone layer and in data assimilation is also described.

RésuméCet article fait le point sur les différents instruments satellitaires mis en œuvre pour l’observation de l’ozone stratosphérique et des constituants qui jouent un rôle clé dans la chimie de l’ozone. Les instruments satellitaires fournissent des champs globaux d’ozone en termes de colonne intégrée (ozone total) et de distribution verticale. Nous disposons de séries globales d’ozone total de façon quasi-continue depuis la fin des années 1970. Après la découverte du trou d’ozone printanier au-dessus de l’Antarctique au début des années 1980, un effort important a été consenti dans l’amélioration de la précision des différents systèmes d’observation de la couche d’ozone, afin de pouvoir détecter des changements de quelques pour cents par décennie. Ces efforts ont impliqué la mise en place d’une stratégie de validation par les réseaux de mesures au sol, du fait de la dégradation progressive des performances des instruments spatiaux au cours du temps. Les mesures satellitaires ont joué un rôle important dans la caractérisation du trou d’ozone et l’étude des mécanismes chimiques impliqués dans la perte d’ozone polaire. Plusieurs plates-formes satellitaires multi-instrumentées d’envergure ont été lancées, afin de mesurer les espèces stratosphériques clés, jouant un rôle dans l’équilibre photochimique de l’ozone. Les observations satellitaires d’ozone et des espèces associées contribuent de façon essentielle aux différents rapports d’évaluation de la couche d’ozone, élaborés depuis la signature du protocole de Montréal. Les résultats les plus récents de ces mesures, quant à l’étude du trou d’ozone antarctique et de l’évolution de la couche d’ozone à l’échelle globale sont passés en revue dans cet article, qui présente également l’utilisation des mesures satellitaires pour la validation des modèles de chimie du climat, mis en œuvre pour simuler le rétablissement de la couche d’ozone et l’assimilation de ces mesures dans les modèles de prévision numérique.